不倒翁为什么不倒 不倒翁为什么不倒的原理

球形的底面和偏向底面的重心 。
以球为例,自由地放在水平面上时,只受水平面的支持力和重力两个力作用,只有当这两个力平衡时,球才能静止不动 。
【不倒翁为什么不倒 不倒翁为什么不倒的原理】二力平衡的条件是:作用在一个物体上的两个力,大小相等,方向相反,并且作用在同一条直线上 。

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不管球如何放置,支持力的作用线一定在过球心的竖直线上 。如果重心偏离球心,则重心到球面上各点的距离中,最远和最近的点,分别是重心和球心所在直径的两端 。到与重心同侧的端点最近,到与重心异侧的端点最远 。
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并且,只有这两个端点接触水平面时,重力的作用线才能与支持力的作用线在一条直线上,只要不是这两个点接触水平面,支持力与重力的作用线就不能在一条直线上,即二力就不能平衡,球就不能静止 。
另外,如果远离重心的端点接触水平面,是不稳定平衡,稍有扰动就失去平衡,而靠近重心的端点接触水平面是稳定平衡,即使受到扰动失去平衡,也能自动回复到原来的状态 。
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说到家,不倒翁就是这样一个重心偏向一侧的球,为了形象生动,往往将远离重心的一侧制成人形或其他动物形,这样,这一端距离重心更远,如果将其接触水平面更不可能平衡,所以,不倒翁静止时,总能保持这一端向上(不倒) 。


不倒翁不会倒,是因为它的整个身体都很轻,只是不倒翁的底部有一个较重的东西——铅块或铁块,所以,不倒翁的重心很低 。另一方面,不倒翁的底面积大而圆滑,很容易摆动 。当不倒翁向一边倾侧时,因为支点(和桌面的接触点)发生变动时,实重心和支点就不在同一条铅垂线上,这时重力的作用会使它绕支点摆动,使它恢复到正常的位置 。不倒翁倾斜的程度越大,支点离开重心的水平距离就越大,重量产生的摆动效能也会增加,使它恢复原位的趋势也就越明显,因此不倒翁是永远推不倒的 。
当你将它倾斜以后,它的重力与它的着地点之间就产生了一个力矩,由于这个力矩的作用,使不倒翁要恢复原来的状态,所以不倒翁就不停地摇摆起来,就是不会倒下去 。所以,重心一低,稳度也就大大地提高了 。


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